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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kugelgelenk zur Verwendung bei
einer Kraftfahrzeugaufhängung
oder dergleichen.
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Ein
Kugelgelenk wird üblicherweise
für eine Kraftfahrzeugaufhängung eingesetzt.
Wie in 12 gezeigt ist, umfaßt das herkömmliche
Kugelgelenk: einen Kugelzapfen 102 mit einem Kugelteil 104 und einem
Schaftteil 103, das sich von dem Kugelteil 104 erstreckt;
ein Lager 106 aus Kunstharz, welches Lager das Kugelteil 104 des
Kugelzapfens 102 derart umgibt oder umschalt, daß das Kugelteil 104 sich
darin drehen und schwenken kann, und welches Lager an einem Ende
einen Lageröffnungsabschnitt 107 aufweist;
ein im wesentlichen schalen- oder tassenförmiges Gehäuse 109, welches das
Lager 106 haltend aufnimmt und an einem Ende einen Gehäuseöffnungsabschnitt 111 aufweist,
durch welchen das Schaftteil 103 des Kugelzapfens 102 vorsteht;
einen ringförmigen
Haltering 140, der in einer von dem Gehäuseöffnungsabschnitt 111 definierten Öffnung des Gehäuses 109 eingebracht
ist; und eine Gummimanschette 116 mit einem kleinen Öffnungsabschnitt 118, der
an dem Schaftteil 103 des Kugelzapfens 102 angebracht
ist, und einem großen Öffnungsabschnitt 117,
der an einer Stand- oder Anlagewand 143 des Halterings 140 angebracht
ist. Der Haltering 140 weist ein Flanschteil 141 auf,
das sich von der aufrechten Anlagewand 143 nach außen erstreckt.
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Als
nächstes
wird ein Verfahren zum Montieren des Kugelgelenks 101 erläutert.
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Der
Gehäuseöffnungsabschnitt 111 des
Gehäuses 109 ist
vor einem Verstemm- oder Bördelvorgang
parallel zur Axialrichtung geformt. Das Lager 106 wird
in das Gehäuse 109 durch
den Gehäuseöffnungsabschnitt 111 hindurch
eingesetzt. Ein Flanschteil des Lagers 106 sitzt an einem
Innenabsatz des Gehäuses 109.
Dann wird das Kugelteil 104 des Kugelzapfens 102 in
das Lager 106 durch den Lageröffnungsabschnitt 107 hindurch
eingesetzt.
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Anschließend wird
der Haltering 140 in den Gehäuseöffnungsabschnitt 111 des
Gehäuses 109 eingeführt. Somit
wird der Lageröffnungsabschnitt 107 des
Lagers 106 durch Drücken
oder Pressen nach innen gebogen (verstemmt), um einer gekrümmten Innenfläche des
Halterings 140 nachzufolgen. Zudem sitzt das Flanschteil 141 des
Halterings 140 an einem ersten Absatz 112 des
Gehäuses 109. Dann
wird das Gehäuseöffnungsabschnitt 111 des Gehäuses 109 durch
Drücken
oder Pressen nach innen gebogen (verstemmt).
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Anschließend wird
der große Öffnungsabschnitt 117 der
Manschette 116 an der Umfangsanlagewand 143 des
Halterings 140 angebracht, und der kleine Öffnungsabschnitt 118 der
Manschette 116 ist an der Außenumfangsfläche des
Schaftteils 103 des Kugelzapfens 102 fest angebracht,
um das in 12 gezeigte Kugelgelenk 101 fertigzustellen.
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Bei
dem obengenannten Montageverfahren wird der Gehäuseöffnungsabschnitt 111 des
Gehäuses 109,
nachdem der Haltering 140 zum Halten des Kugelzapfens 102 zwischen
das Lager 106 und das Gehäuse 109 eingesetzt
worden ist, durch Drücken oder
Pressen nach innen gebogen (verstemmt). Somit wird das Flanschteil 141 des
Halterings 140 zwischen dem Verstemmteil 110,
das durch „Verstemmen” oder „Bördeln” gebildet
ist, und dem ersten Absatz 112 festgeklemmt.
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Dabei
wird beim Formen des Verstemmteils 110 eine Druckkraft
in Axialrichtung aufgebracht. Somit kann keine Lücke zwischen dem Flanschteil 141 und
dem ersten Absatz 112 sowie zwischen dem Flanschteil 141 und
dem Verstemmteil 110 erzeugt werden. Jedoch kann eine kleine
Lücke zum
Einführen
des Halterings 140 in einer Radialrichtung zwischen dem
Haltering 140 und dem Gehäuse 109 bestehen bleiben.
Somit ist die Belastbarkeit des Verstemmteils 110 hinsichtlich
radialer Belastung, die durch Wackeln oder Schwenken des Kugelzapfens 102 oder
dergleichen hervorgerufen werden kann, nicht so hoch, obwohl die
Belastbarkeit des Verstemmteils 110 hinsichtlich axialer
(Zug-)Last des Kugelzapfens 102 relativ hoch ist. Somit
kann sich der Haltering 140 in radialer Richtung bewegen. Wenn
sich der Haltering 140 in radialer Richtung bewegen kann,
kommt das Flanschteil 141 des Halterings 140 wiederholt
mit der Innenfläche
des Gehäuses 109 in
Kontakt. In dem in 13 gezeigten Fall kann auf der
Innenseite des Gehäuses 109 ein
Riß entstehen.
Dadurch wird die Verschleißfestigkeit
des Lagers 106 gemindert.
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Zudem
soll der Haltering 140 gegen das Lager 106 drücken und
das Lager 106 halten, so daß ein angemessenes Drehmoment,
das notwendig ist, um den Kugelzapfen zu schwenken und zu drehen, sichergestellt
ist. Wenn sich der Haltering 140 in radialer Richtung bewegen
kann, kann das Lager 106 nicht gleichmäßig druckbelastet und durch
den Haltering 140 gehalten werden. Falls das Drehmoment, das
notwendig ist, um den Kugelzapfen zu schwenken und zu drehen, nicht
angemessen ist, kann es zu einer Dispersion oder Ausbreitung kommen.
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EP 1 415 097 B1 beschreibt
ein Kugelgelenk mit einem Gehäuse
und einer Gelenkkugel mit einem geformten Gelenkzapfen und mit einem
mit dem Gehäuse
fest verbundenen Haltering und einer elastischen Abdichtmanschette.
Die Abdichtmanschette ist mittels eines Spannrings dicht angepresst,
so dass sich ein erhöhter
Formschluss ergibt. Ein ähnlicher
Stand der Technik ist in der
US 2004/0037621 A1
beschrieben.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Nachteile zu überwinden
und ein Kugelgelenk bereitzustellen, bei dem eine Manschette leicht
angebracht werden kann, während
ein Haltering sicher befestigt ist.
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Die
Erfindung betrifft ein Kugelgelenk mit: einem Kugelzapfen mit einem
Kugelteil und einem Schaftteil, das sich von dem Kugelteil erstreckt;
einem Lager, welches das Kugelteil des Kugelzapfens umgibt oder
umschalt; einem Gehäuse,
welches das Lager haltend aufnimmt und einen Gehäuseöffnungsabschnitt an einem Ende
aufweist, durch welchen das Schaftteil des Kugelzapfens vorsteht;
und einem Haltering, der in dem Gehäuseöffnungsabschnitt des Gehäuses angeordnet
ist und eine zylindrische Anlagewand und ein Flanschteil aufweist;
wobei eine konkave Umfangsnut an einem Wandteil oberhalb des Flanschteils
und benachbart dem Flanschteil des Halterings ausgebildet ist, wobei
ein Verstemmteil zum Befestigen der oberen Fläche des Flanschteils des Halterings
in dem Gehäuseöffnungsabschnitt
des Gehäuses
ausgebildet ist, um in die konkave Umfangsnut einzudringen und diese
zu belegen.
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Da
das Verstemmteil in die konkave Umfangsnut eindringen soll, ist
erfindungsgemäß die Befestigungskraft
des Halterings auch größer und
die Verschleißfestigkeit
des Verstemmteils selbst höher. Da
eine dimensionale Dispersion oder Abmessungsausbreitung des Verstemmteils
in der konkaven Umfangsnut ausgeglichen werden kann, kann zudem entscheidend
verhindert werden, daß sich
ein Abschnitt des Verstemmteils als Zusatzstück in einen unerwünschten
Bereich erstreckt. Somit kann eine mögliche Beeinträchtigung
bei der Montage der Manschette erheblich vermieden werden.
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Beispielsweise
kann die konkave Umfangsnut, wenn die zylindrische Anlagewand und
das Flanschteil in dem Haltering zueinander benachbart sind, in
der zylindrischen Anlagewand ausgebildet sein.
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Alternativ
betrifft die Erfindung ein Kugelgelenk umfassend: einen Kugelzapfen
mit einem Kugelteil und einem Schaftteil, das sich von dem Kugelteil
erstreckt; ein Lager, welches das Kugelteil des Kugelzapfens umgibt
oder umschalt; ein Gehäuse, welches
das Lager haltend aufnimmt und an einem Ende einen Gehäuseöffnungsabschnitt
aufweist, durch welches das Schaftteil des Kugelzapfens vorsteht;
und einen Haltering, der in dem Gehäuseöffnungsabschnitt des Gehäuses angeordnet
ist und eine zylindrische Anlagewand sowie ein Flanschteil aufweist;
wobei eine konkave Umfangsnut an einer oberen Fläche des Flanschteils des Halterings
ausgebildet ist und ein Verstemmteil zum Befestigen der oberen Fläche des
Flanschteils des Halterings in dem Gehäuseöffnungsabschnitt des Gehäuses ausgebildet
ist, um in die konkave Umfangsnut einzudringen und diese zu belegen.
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Da
das Verstemmteil in die konkave Umfangsnut eindringen soll, ist
erfindungsgemäß die Befestigungskraft
des Halterings auch größer und
die Verschleißfestigkeit
des Verstemmteils selbst höher. Da
die Abmessungsausbreitung des Verstemmteils in der konkaven Umfangsnut
ausgeglichen werden kann, kann zudem entscheidend verhindert werden, daß sich ein
Abschnitt des Verstemmteils als Zusatzstück in einen unerwünschten
Bereich erstreckt. Somit kann eine mögliche Beeinträchtigung
bei der Montage der Manschette erheblich vermieden werden.
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Vorzugsweise
ist die konkave Umfangsnut hauptsächlich in Radialrichtung des
Kugelzapfens ausgebildet. In dem Fall belegt das Verstemmteil die konkave
Umfangsnut in Radialrichtung. Das heißt, die radiale Abmessung des
Verstemmteils, die zum Standhalten einer Zugbelastung verantwortlich
ist, kann vergrößert sein.
Somit kann eine höhere Zug-Belastbarkeit
des Kugelzapfens erreicht werden.
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Alternativ
ist die konkave Umfangsnut vorzugsweise hauptsächlich in axialer Richtung
des Kugelzapfens geformt. In diesem Fall kann das Verstemmteil die
konkave Umfangsnut in axialer Richtung belegen. Das heißt, das
Verstemmteil kann einer Radialbelastung standhalten. Somit kann
eine höhere
Radialbelastbarkeit des Kugelzapfens erzielt werden.
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Vorzugsweise
erreicht das Verstemmteil zumindest einen Bodenabschnitt der konkaven
Umfangsnut. In dem Fall ist die Befestigungskraft des Halterings
durch das Verstemmteil noch stärker.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Teilschnittansicht eines Kugelgelenks in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung;
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2 ist
eine vergrößerte Ansicht
des Abschnitts „A” gemäß 1;
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3 ist
eine Hilfsschnittansicht zur Erläuterung
eines ersten Arbeitsschritts zum Montieren des in 1 gezeigten
Kugelgelenks;
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4 ist
eine Hilfsschnittansicht zur Erläuterung
eines zweiten Arbeitsschritts zum Montieren des in 1 gezeigten
Kugelgelenks;
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5 ist
eine Hilfsschnittansicht des in 1 gezeigten
Kugelgelenks vor einem „Verstemm”-Vorgang;
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6 ist
eine Teilschnittansicht des in 1 gezeigten
Kugelgelenks nach dem „Verstemm”-Vorgang;
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7 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts „B” gemäß 5;
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8 ist
eine Hilfsschnittansicht zur Erläuterung
einer ersten Phase des „Verstemm”-Vorgangs;
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9 ist
eine Hilfsschnittansicht zur Erläuterung
einer zweiten Phase des „Verstemm”-Vorgangs;
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10 ist
eine Hilfsschnittansicht zur Erläuterung
eines Zustands, in dem der „Verstemm”-Vorgang beendet ist;
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11 ist
eine Teilschnittansicht eines Kugelgelenks in einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung;
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12 ist
eine Teilschnittansicht eines herkömmlichen Kugelgelenks; und
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13 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Abschnitts „C” gemäß 12.
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Bevorzugte
Ausführungen
der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die 1 bis 11 beschrieben.
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1 zeigt
ein Kugelgelenk 1 in einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung. Das
Kugelgelenk 1 umfaßt
einen Kugelzapfen 2, der ein Schaftteil 3 mit einem
Gewinde 5 an dessen einem Ende und ein Kugelteil 4 aufweist,
das sich von dem anderen Ende des Schaftteils 3 erstreckt.
Ein Lager 6 aus Kunstharz umgibt schalenartig das Kugelteil 4 des
Kugelzapfens 2 derart, daß das Kugelteil 4 darin
schwenken und sich drehen kann. Das Lager 6 umfaßt: einen
Lageröffnungsabschnitt 7 an
einem seiner Enden, um das Kugelteil 4 und das Schaftteil 3 schwenken
zu können;
und ein im wesentlichen hemisphärisches Lagerbodenteil 30 an
seinem anderen Ende. Ein Flanschteil 8 ist am Außenumfang
des Lagers 6 ausgebildet. Das Lager 6 ist in einem
schalen- oder tassenförmigen
Gehäuse 9 untergebracht.
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Ein
Gehäuseöffnungsabschnitt 11 ist
an einem Ende des Gehäuses 9 entsprechend
dem Lageröffnungsabschnitt 7 ausgebildet.
Das andere Ende des Gehäuses 9 ist
als Innenbodenteil 14 geschlossen.
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Das
Gehäuse 9 umfaßt ein Verstemm-
oder Umbördelteil 10 auf
Höhe des
Gehäuseöffnungsabschnitts 11.
Das Verstemmteil 10 ist ein nach innen gebogener (verstemmter)
Abschnitt oder ein Abschnitt, der nach innen zu biegen ist. An das
Verstemmteil 10 anschließend ist ein erster Absatz 12 an der
Innenfläche
des Gehäuses 9 ausgebildet.
An der Innenfläche
des Gehäuses 9 ist
auch ein zweiter Absatz 13 ausgebildet, der weiter innen
als der erste Absatz 12 ist und näher an dem Innenbodenteil 14 liegt.
Das Flanschteil 8, das am Außenumfang des Lagers 6 ausgebildet
ist, sitzt auf dem zweiten Absatz 13. Ein Flanschteil 41,
das an einem Außenumfang eines
ringförmigen
Halterings 40 ausgebildet ist, ist an dem ersten Absatz 12 angeordnet.
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Wie
in 2 dargestellt ist, weist der Haltering 40 eine
nach innen gekrümmte
Fläche 42 mit
einer Krümmung
auf, die derjenigen der Lageraußenfläche im Bereich
des Lageröffnungsabschnitts 7 gleicht.
Der Haltering 40 umfaßt
auch eine zylindrische Stand- oder Anlagewand 43 und einen
Einsatzabschnitt 45, der sich an der oberen und unteren
Seite des Flanschteils 41 erstreckt. Bei der vorliegenden Ausführung ist
eine konkave Umfangsnut 44 hauptsächlich in radialer Richtung
in einem Abschnitt der Anlagewand 43 benachbart dem Flanschteil 41 ausgebildet.
Das Verstemmteil 10 gelangt in die konkave Umfangsnut 44.
Der Einsatzabschnitt 45 ist ein Teil, das in den Gehäuseöffnungsabschnitt 11 des
Gehäuses 9 einzuführen ist.
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Danach
wird eine elastische Gummimanschette 16 an der umfänglichen
Anlagewand 43 angebracht. Speziell wird, wie in 1 gezeigt
ist, ein großer Öffnungsabschnitt 17 der
Gummimanschette 16, welcher Öffnungsabschnitt 17 im
Inneren mit einem Verstärkungsring 22 versehen
ist, an der Anlagewand 43 des Halterings 40 angesetzt
und befestigt, und ein kleiner Öffnungsabschnitt 18,
der im Inneren mit einem Verstärkungsring 20 versehen
und von einer Hülse 24 L-förmigen Querschnitts
bedeckt ist, ist an dem Schaftteil 3 des Kugelzapfens 2 befestigt.
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Im
folgenden wird ein Verfahren zum Montieren des Kugelgelenks 1 erläutert.
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Als
erstes wird, wie in 3 gezeigt, das Lager 6 durch
den Gehäuseöffnungsabschnitt 11 des Gehäuses 9 hindurch
in das Gehäuses 9 eingebracht.
Vorzugsweise sind, wie in 3 dargestellt, ein
Abschnitt nahe dem Gehäuseöffnungsabschnitt 11 des
Gehäuses 9 und
ein Abschnitt nahe dem Lageröffnungsabschnitt 7 des
Lagers 6 parallel zur Axialrichtung ausgebildet. Wenn das
Lager 6 in das Gehäuse 9 eingesetzt
wird, sitzt der Lagerboden 30 des Lagers 6auf
dem Innenbodenteil 14 des Gehäuses 9. Zudem ist
das Flanschteil 8 des Lagers 6 auf dem zweiten
Absatz 13 des Gehäuses 9 angeordnet. Dann
wird das Kugelteil 4 des Kugelzapfens 2 in das Lager 6 durch
den Lageröffnungsabschnitt 7 hindurch
eingesetzt.
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Folglich
wird der Haltering 40, wie in 4 dargestellt,
in den Gehäuseöffnungsabschnitt 11 des Gehäuses 9 eingesetzt,
so daß der
Lageröffnungsabschnitt 7 des
Lagers 6 und der benachbarte Bereich durch Pressen oder
Drücken
nach innen gebogen (verstemmt) werden, um der gekrümmten Innenfläche 42 des
Halterings 40 nachzufolgen, wie in 5 dargestellt.
Zudem sitzt das Flanschteil 41 des Halterings 40 an
dem ersten Absatz 12 des Gehäuses 9.
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Anschließend wird
ein Verstemm- oder Umbördelvorgang
in Richtung des Gehäuseöffnungsabschnitts 11 des
Gehäuses
durchgeführt.
Das heißt, wie
in 6 dargestellt, das Verstemmteil 10 wird
geformt. Der Verstemmvorgang ist mit Bezug auf die 7 bis 10 erläutert.
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Wie
in 7 dargestellt, ist der Gehäuseöffnungsabschnitt 11 anfänglich parallel
zur Axialrichtung geformt. Das Flanschteil 41 des Halterings 40 ist an
dem ersten Absatz 12 an der Innenfläche des Gehäuseöffnungsabschnitts 11 angeordnet.
Unter dieser Bedingung wird eine Verstemm- oder Umbördelwalze 61 (siehe 8)
eingesetzt, die über
dem Gehäuseöffnungsabschnitt 11 angeordnet
wird. Insbesondere wird die Verstemmwalze 61 nach unten
bewegt und gedreht. Wie in 8 gezeigt,
wird eine äußere Konizität oder Abschrägung oder
Verjüngung 11a,
die am Außenumfang
des Gehäuseöffnungsabschnitts 11 zuerst
geformt wurde, radial nach innen gedrückt, wenn die Verstemmwalze 61 den
Gehäuseöffnungsabschnitt 11 berührt. Wegen
der Preß- oder
Druckkraft wird der Gehäuseöffnungsabschnitt 11 verformt.
Somit gelangt, wie in 9 gezeigt ist, ein Endabschnitt
des Gehäuseöffnungsabschnitts 11 in
die konkave Umfangsnut 44 des Halterings 40. Zudem
belegt, wie in 10 dargestellt, ein Zusatzstück 10a des
Verstemmteils 10 ein innen befindliches Ende (Boden) der
konkaven Umfangsnut 44, wenn die Verstemmwalze 61 zu
einer vorbestimmten Position nach unten bewegt wird, und das Zusatzstück wird
außerdem
in Richtung des innen befindlichen Endes radial nach innen gedrückt. Somit
füllt das
Zusatzstück 10a des
Verstemmteils 10 die konkave Umfangsnut 44 aus,
so daß der
Haltering 40 in dem Gehäuse 9 mittels
des Verstemmteils 10 fester montiert ist.
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Schließlich wird
der große Öffnungsabschnitt 17 der
Manschette 16 an der äußeren Anlagewand 43 des
Halterings 40 aufgesetzt, und der kleine Öffnungsabschnitt 18 der
Manschette 16wird fest an der äußeren Umfangsfläche des
Schaftteils 3 des Kugelzapfens 2 aufgesetzt, um
das in 1 gezeigte Kugelgelenk 1 fertigzustellen.
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Da
das Verstemmteil 10 dafür
vorgesehen ist, in die konkave Umfangsnut 44 einzudringen,
ist gemäß dem oben
beschriebenen Kugelgelenk 1 die Befestigungskraft des Halterings 40 in
Zugrichtung größer, und
die Verschleißfestigkeit
des Verstemmteils 10 ist höher. Insbesondere wenn der
Abschnitt 10a des Verstemmteils 10 zum inneren
Ende (Boden) der konkaven Umfangsnut 44 gelangt, kann die
Befestigungskraft des Halterings 40 in der Radialrichtung
auch verstärkt
werden. Da die Abmessungs-Ausbreitung des Verstemmteils 10 zudem
in der konkaven Umfangsnut 44 absorbiert werden kann, kann
bemerkenswerterweise verhindert werden, daß sich der Abschnitt 10a des
Verstemmteils 10 als Überschuß in einen
unerwünschten
Bereich erstreckt. Das heißt,
die Montagefähigkeit
der Manschette 16 wird erheblich verbessert.
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Außerdem zeigt 11 ein
weiteres Kugelgelenk 1' in
einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung.
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Bei
dem Kugelgelenk 1' gemäß der zweiten Ausführung ist
eine konkave Umfangsnut 44',
die sich hauptsächlich
in der Axialrichtung erstreckt, in einen Abschnitt des Flanschteils 41' anstelle in
die Anlagewand des Halterings eingearbeitet. Somit erstreckt sich
das Verstemmteil 10',
das die konkave Umfangsnut 44' belegt, auch in Axialrichtung.
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Da
sich das Verstemmteil 10' in
der Axialrichtung erstreckt, um in die konkave Umfangsnut 44' zu gelangen,
ist gemäß dem Kugelgelenk 1' der zweiten Ausführung die
Befestigungskraft des Halterings 40' in radialer Richtung durch das
Verstemmteil 10' erhöht.
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In
der obenstehenden Beschreibung werden bevorzugte Ausführungen
erläutert.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die obigen Ausführungen
begrenzt. Die obigen Ausführungen
können
verschieden abgeändert
oder geändert
werden, ohne den Schutzumfang jedes Anspruchs zu verlassen. Beispielsweise kann
die konkave Umfangsnut, die in dem Haltering vorgesehen ist, schräg zur Radialrichtung
und Axialrichtung anstatt nur in Radialrichtung oder nur in Axialrichtung
ausgebildet sein. Es können
somit beide Vorteile genutzt werden, wenn die konkave Umfangsnut
in Radialrichtung und in Axialrichtung ausgebildet ist.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten
Merkmale können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung
der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung
sein.
